一种空间桁架式免充气轮胎制造技术

一种空间桁架式免充气轮胎，该结构包括桁架结构总成、橡胶结构和钢丝环带；橡胶结构和桁架结构总成沿轮毂的几何中心周向分布；橡胶结构、钢丝环带和桁架式结构组成复合弹性体。所述的桁架结构总成由多个子模块构成，每个子模块包括多根杆件，多根杆件组成一个七面体。本发明专利技术简化了生产流程，并在彻底解决充气轮胎爆胎的前提下，实现桁架式结构和橡胶结构的分离，方便进行轮胎的翻新和优化，有助于降低滚动阻力；与现有的充气轮胎相比，设计的结构免维护、安全性好；与现有的缺气轮胎相比，容易更换、重量轻、成本低；与已有的免充气轮胎相比，能解决高速行驶时的噪音、安全性和舒适性之间冲突、轮胎侧面结构薄弱导致寿命不足等难题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种空间桁架式免充气轮胎，该结构包括桁架结构总成、橡胶结构和钢丝环带；橡胶结构和桁架结构总成沿轮毂的几何中心周向分布；橡胶结构、钢丝环带和桁架式结构组成复合弹性体。所述的桁架结构总成由多个子模块构成，每个子模块包括多根杆件，多根杆件组成一个七面体。本专利技术简化了生产流程，并在彻底解决充气轮胎爆胎的前提下，实现桁架式结构和橡胶结构的分离，方便进行轮胎的翻新和优化，有助于降低滚动阻力；与现有的充气轮胎相比，设计的结构免维护、安全性好；与现有的缺气轮胎相比，容易更换、重量轻、成本低；与已有的免充气轮胎相比，能解决高速行驶时的噪音、安全性和舒适性之间冲突、轮胎侧面结构薄弱导致寿命不足等难题。【专利说明】 本专利技术涉及一种免充气轮胎，特别涉及一种适合于高速行驶的采用空间桁架结 构、钢丝环带及橡胶结构等组成的高安全性免维护轮胎。 一种空间桁架式免充气轮胎
技术介绍
轮胎是汽车唯一与地面直接接触的部件，其作用是支承整车的重量，与悬架共同 缓冲来自路面的不平度激励，以保证车辆具有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性；保证车轮 和路面具有良好的附着性，以提高车辆驱动性、制动性和通过性，为车辆提供充分的转向 力。 轮胎按照胎内空气压力的大小，可以分为高压胎（0. 50?0. 7MPa)、低压胎（0. 2? 0. 5MPa)、超低压胎（0. 2MPa以下）。低压轮胎弹性好、减振性能强、壁薄散热性好、与地面接 触面积大、附着性好，因而广泛用轿车。超低压胎在松软路面上具有良好的通过能力，多用 于越野汽车和部分高级轿车。汽车轮胎按照用途还可以分为载货汽车轮胎和轿车轮胎，而 载货汽车轮胎又分为重型、中型和轻型载货汽车轮胎。按照有无内胎分为有内胎轮胎和无 内胎轮胎。无内胎轮胎俗称真空胎，在外观上与普通轮胎相似，但是没有内胎及垫带。它 的气门嘴用橡胶垫圈和螺母直接固定在轮辋上，空气直接充入外胎中，其密封性由外胎和 轮辋来保证。无内胎轮胎的外胎内壁上附加了一层厚约2?3mm的专门橡胶密封层用来封 闭空间，用硫化的方法粘附上去的。在密封层正对着轮胎面的下方，贴一层用未硫化橡胶 的特殊混合物制成的自粘层。当轮胎穿孔时，自粘层能自行将被刺穿的孔粘合，故为有自 粘层的无内胎轮胎。此外，充气轮胎按照胎体中帘线排列的方向不同，还可分为普通斜交轮 胎、带束斜交轮胎和子午线轮胎。 充气轮胎是用橡胶密闭有压力的空气，空气受到压缩时，空气分子产生排斥力而 产生弹性，充气轮胎优越的缓冲性能和低滚动阻力的特性迄今为止尚无其他轮胎可以超 越。空气分子非常小，会从橡胶分子的缝隙中跑出，所以充气轮胎经常要补气。充气轮胎容 易被钉子、玻璃等尖锐物扎破，有时会爆胎，补胎时非常麻烦。而高速运动时的轮胎爆胎，往 往产生重大的交通事故。根据交通部门的统计，因汽车轮胎漏气爆胎而引发的严重交通事 故占总体事故的46. 8 % ;而在高速公路上，这一比例更高达60 % -70%，是各种事故中比例 最高的一种。据测试，汽车在时速160公里以上行驶时发生爆胎事故，驾乘人员的死亡率为 100%。爆胎已与疲劳驾车、超速行驶并列为中国道路交通的三大杀手。 充气轮胎的气压对燃油经济性、寿命和安全性都有影响。轮胎对燃油经济性的影 响主要表现在它对滚动阻力的影响上，试验表明滚动阻力每增加1牛顿，耗油量每百公里 增加0.011升；当轮胎气压较标准值降低20 %?25 %时，汽车油耗将增加10%，所以轮胎 气压越低，汽车油耗就越高。当轮胎气压低于标准值时，变形增大受力发生变化，易使轮胎 壁帘布层呈环状断裂，胎面磨损不均，胎肩的磨损急剧增大；同时，各部件胶于帘布层，帘布 层之间剪切力增大，生热加剧，使胶层与帘布层的物理性能下降，轮胎使用寿命缩短；若胎 压长期低于正常气压的80 %，在高速行驶时轮胎会急剧升温而脱层，最后导致爆胎。轮胎气 压高于标准值时，因轮胎地面接触的面积减少，单位压力增高，使轮胎的中部磨损增加。统 计数据表明：胎压提高25%，轮胎寿命将会降低10%?15%;而降低气压25%，寿命将会下 降20%。轮胎气压偏高时，帘线过度伸张，胎体弹性降低而使其刚性增大。同时单位压力增 大，汽车行驶时胎冠受冲击应力就大，因而易产生冠部帘线损伤，一旦受到障碍物冲击，便 会产生内裂或爆破。在同样使用条件下，气压偏高的轮胎缓冲性能差，冲击振动大，操作性 能差，特别是在坏路面上行驶时，轮胎易产生机械损伤而影响行驶安全；轮胎气压偏低时， 在同样承载条件下胎体变形大，行驶时轮胎温度升高，橡胶老化，轮胎碰到障碍物时由于冲 击力大，容易产生帘线层断裂，致使轮胎爆破。此外，由于滚动阻力增大，使汽车转向性能也 变差。 总之，传统轮胎的优点是技术成熟、成本低、工艺可靠和普及性好，但是安全性、环 保、耐磨性、生产工艺方面还无法满足人们的预期。特别是高速时的爆胎还无法从根本上消 除。由于缺气轮胎和免充气轮胎能降低爆胎的危害程度，现已成为研究的热点，并取得一些 进展。 缺气轮胎和普通充气轮胎相比，主要的区别是在轮胎的内壁增加了加强壁，纵使 轮胎发生了爆胎，车辆可以继续行驶。主要的缺点是修补麻烦、重量大、成本高。虽然缺气 轮胎可以修补，但由于其在卸下的过程中往往破坏了加强内壁的构造，使得只能以更换新 轮胎的方式解决。胎壁的加强结构设计，使用了更多的材料导致重量的增加。通常缺气轮 胎比普通轮胎贵50%以上，且规格有限。上述三个缺点加之其不能从根本上消除爆胎产生 的根源，这必将限制缺气轮胎的应用。 免充气轮胎的出现从根本上解决了传统轮胎的爆胎问题，目前在自行车、老年代 步车、电动车等低速车辆上实现了应用。已有的免充气轮胎高速行驶时会产生巨大的噪音， 难以做到安全性和舒适性的统一。免充气轮胎技术还存在缺陷，但能从根本上解决轮胎爆 胎问题，国外的各大轮胎公司纷纷加大了免充气轮胎的研究，并申请了相当数量的专利，并 且在一些汽车上得到了应用。 总之，缺气轮胎和免充气轮胎较好地解决了车轮高速行驶时的爆胎问题，提高了 安全性，但高速时的噪音、安全性与舒适性统一、结构的复杂性、试验方法及标准方面都存 在问题。免充气轮胎在很大程度上改变了传统轮胎的结构，是未来发展的必然方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对现有传统充气轮胎和缺气轮胎的缺陷，提供一种适合于汽 车在各种路况和速度下行驶的空间桁架式免充气轮胎，消除现有轮胎在安全性、环保、耐磨 性、寿命、燃油经济性等方面的不足，实现舒适性与安全性、外形美观与耐磨性、低阻力、低 成本与长寿命及环境友好性的统一。 本专利技术通过如下的技术方案实现：一种空间桁架式免充气轮胎，包括橡胶结构、 钢丝环带和桁架结构总成，橡胶结构和桁架结构总成沿轮毂的几何中心周向分布；橡胶结 构、钢丝环带和桁架结构总成组成复合弹性体；所述的橡胶结构由胎面、胎侧及橡胶结构密 封带组成密闭的空腔结构，在橡胶密封带上设有橡胶通气孔；所述的钢丝环带安装在橡胶 结构的钢丝环带槽孔中；所述的桁架结构总成由多个子模块构成，相邻子模块之间通过固 接成为一个整体；每个子模块包括多根杆件，多根杆件组成一个七面体；桁架结构总成放 置在橡胶结构密闭的空腔结构内；轮毂与橡胶结构密封带相连，对桁架结构总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间桁架式免充气轮胎,其特征在于：所述免充气轮胎包括橡胶结构(1)、钢丝环带(2)和桁架结构总成(3)，橡胶结构、钢丝环带和桁架结构总成组成复合弹性体；所述橡胶结构(1)和桁架结构总成(3)沿轮毂(4)的几何中心周向分布；所述的橡胶结构(1)是由橡胶胎面(37)、橡胶胎侧(38)及橡胶密封带(39)组成的密闭的空腔结构，在橡胶密封带(39)上设有橡胶通气孔(5)；所述的钢丝环带(2)安装在橡胶结构(1)的钢丝环带槽孔(36)中；所述的桁架结构总成(3)由多个子模块(6)构成，相邻子模块之间通过固接成为一个整体；每个子模块(6)包括多根杆件，多根杆件组成一个七面体；桁架结构总成(3)放置在橡胶结构(1)密闭的空腔结构内；轮毂(4)与橡胶密封带(39)相连，对桁架结构总成(3)进行支承。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵景山，梁新成，刘向，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11